折射率传感作为一种以光学信号感知环境信息的技术,在食品安全、生物医学和化工行业等领域应用广泛,具有无需标记和时效性高等优点。超表面作为一种人工层状二维材料,在调节电磁波特性的相关应用中得到了广泛研究。这当中,基于超表面的折射率传感器出于其相当小的体积和优秀的陷光能力,被认为是片上集成传感的首选。全介质超表面由于其损耗低的特点,与等离子体金属超表面相比通常能够激发更高Q值的共振响应,进而在折射率传感应用中展现出更高的潜在性能。近年来,基于对称诱导辐射抑制的连续域中的束缚态（Bound State in the Continuum,BIC）,通过引入缺陷或者扰动使其耦合到辐射模态实现高Q值共振的方式,极大地促进了高性能折射率传感研究,然而这种缺陷或扰动使得超表面对入射平面波的偏振态敏感,会给实际测量造成不便。Fano共振由于其尖锐的谱线和近场增强效应,也被广泛应用于折射率传感研究,但是大部分工作集中于对单Fano共振的激发,在全介质超表面中高质量因子的多重Fano共振的工作较少。此外,近年来的关于光学折射率传感器的研究的波段主要集中在近红外和太赫兹波段。本文主要基于全介质超表面,分别对BIC理论和Fano共振理论支持的高Q值共振在折射率传感中的应用展开研究,在长波红外波段理论上实现了一种偏振无关折射率传感器件的设计以及实现了高质量因子的可调双Fano共振应用于折射率传感的设计,主要工作内容如下:设计了一种基于硅椭圆四聚体超表面的高性能双频偏振不敏感的长波红外折射率传感器。通过两组不对称硅椭圆纳米盘形成四重对称簇,两个具有低辐射损耗的连续域中的准束缚态（QBIC）响应被激发,包括一个电偶极QBIC（ED-QBIC）和一个磁偶极QBIC（MD-QBIC）。通过对电磁场分布的分析,揭示了全介质超表面双频响应的物理机制。反射光谱中出现了两个尖锐的共振峰,半峰宽（full width at half maximum,FWHM）分别为3.36 nm和4.53 nm,Q值分别为1916.80和1636.16。折射率灵敏度测试表明,两个共振峰的灵敏度分别可达2756.67 nm/RIU和2319.93 nm/RIU,对应的FOM值可达820.44 RIU-1和532.09RIU-1。同时探究了结构对入射平面波偏振的敏感性,无论是被偏振角从0到π/2连续变化的线性偏振平面波照射,还是LCP和RCP平面波照射,所提出的传感器都保持偏振不敏感。从理论上证明了不对称结构之间的这种组合能够实现偏振不敏感特性,为偏振无关折射率传感器件提供了一种设计策略。构建了一个长方体与圆环组成的非对称Φ型全介质超表面模型,实现双高质量因子Fano共振并用于长波红外折射率传感。将长方体中心与圆环圆心的偏移距离设置为非对称参数,仿真得到该超表面透射谱中存在三个共振响应,其中包含两个由非对称参数的引入所导致的高质量因子的Fano共振。研究了超表面非对称度对Fano共振的质量因子的影响,结果表明其质量因子随着非对称参数的增大呈现下降趋势。通过场分布分析得知这两个Fano共振分别缘于不同的物理机制,印证了两个Fano共振源于两个窄谱离散态分别与宽谱连续背景散射态的耦合。通过改变结构几何参数可以实现对双Fano共振的独立或者同时调控。另外通过改变入射平面波的偏振态研究了Fano共振响应对偏振态的依赖关系,在入射平面波为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光时,其透射光谱基本一致。最后通过模拟改变周围环境介质的折射率对超表面的传感性能进行了仿真分析,两个Fano共振的灵敏度分别为1690nm/RIU和1185.2nm/RIU,对应的最大的FOM值为1000RIU-1和5387 RIU-1,Q值最大分别为4263和35276。